001.CDN概述

一 互聯網應用質量概述

1.1 互聯網應用質量

互聯網應用質量指標——QoE，其主要指標：

服務成功率：指用戶所請求的服務成功完成的概率。

服務創建時間：指從服務請求到服務呈現所花費的時間，而且會由於用戶請求服務內容的不一樣而表現出微妙到秒級的區別。

時延：指用戶從發出請求到得到結果的時間。

視聽播放卡頓：指播放音頻或視頻時，因爲沒有接收到足夠的數據或較低的幀傳輸速率而引發的播放暫停的現象。

圖像清晰度：指圖片會視頻畫面上的細節信息和邊界信息的清晰程度以及精確還原實物色彩的能力。

1.2 網絡性能——時延

完整時延：終端處理指令時延——>網絡時延——>服務器響應時延——>網絡時延——>終端處理響應時延。

網絡時延：指數據分組穿越一個或多個網段所經歷的時間。其中路由處理、ADU（用戶數據單元）的傳輸、服務器對用戶請求的處理以及距離產生的網絡傳輸時延，構成了網絡時延的主要因素。

發送時延：指在發送數據時，數據從發送端進入傳輸介質所消耗的時間。發送時延=數據幀長度/發送速率。

傳播時延：指電磁波在傳播過程當中消耗的時間。傳播時延=傳播距離/傳播速率。

處理時延：指服務器或路由器接收到數據分組時，會檢測數據分組的頭部，決定將該數據分組傳輸到哪個鏈路上所需的時間。

排隊延時：指PDU在傳輸鏈路上每個排隊等待所引發的時間延時的集合。

1.3 網絡性能——QoS

網絡的時延、抖動、帶寬以及分組丟失統稱爲服務性能（QoS）指標，可理解爲底層分組數據傳輸的性能指標。

二 常見互聯網應用部署

2.1 集中式部署

集中式部署存在單點問題，同時不利益系統的擴容，也會帶來網絡時延過大的問題。

2.2 利用網站鏡像加速

網站鏡像是經過複製整個網站或部分網頁內容並將其從新存儲到其餘服務器，讓用戶在新服務器依然可以訪問想得到的內容，而且爲主站分擔了網絡流量。

網絡鏡像在須要重複上傳的內容過多時會顯得很是麻煩，一般商業網站通常並不採用鏡像的方法。

2.3 CDN進行加速

CND=智能的鏡像+緩存+流量調度，CND主要優點以下：

• 緩解源站服務器訪問壓力；
• 優化熱點內容的分佈，合理緩存，減輕骨幹網傳輸的流量壓力；
• 提高用戶的訪問質量和體驗，全面提升網站訪問速度；
• 加強網站服務的可靠性，解決網站突發峯值流量問題；
• 解決不一樣運營商之間互聯互通問題形成的影響；
• 提升安全性，有效防止異常流量對源站的攻擊。

三 CDN基本概念

3.1 CDN的定義

內容分發網絡（Content Delivery Network）是在現有網絡中增長一層新的網絡架構，從而實現將源站內容發佈和傳送到最靠近用戶的邊緣地區，使用戶能夠就近訪問想要的內容，提升用戶訪問的響應速度。

內容：CDN的內容一般是如下兩種：靜態內容以及動態內容。

分發：CDN的分發是指利用必定的傳送策略，將用戶請求的內容發佈到距離該用戶最近的節點。

網絡：CDN由多個（一般成千上萬）分佈式服務器組成，經過服務器的通訊，把內容分發和傳送給終端用戶。CDN各節點之間是經過電信運營商的寬帶網絡進行通訊，即CDN網絡是在電信運營商的網絡之上的一層網絡。

3.2 CDN基本原理

依靠放置在各地的緩存服務器，經過全局調度以及內容分發等功能，將用戶須要的部份內容部署到最貼近用戶的地方，將本來低效、不可靠的IP網絡轉變成高效、可靠的智能網絡，知足用戶對內容訪問質量的更高要求，改善互聯網網絡擁塞問題，提升用戶訪問網站的響應速度。

四 CDN工做過程

4.1 基本工做過程

• 內容注入：內容注入是CDN能爲用戶提供服務的第一步，是內容從源站注入CDN的過程，使得用戶能從CDN系統中獲取源站的內容；
• 用戶請求調度：用戶請求調度是用戶向網站發起請求，最終用戶被引導到最佳的有內容的CDN節點的過程。
• 內容分發：將用戶所需訪問的內容分發到用戶，或從上級節點拉去內容後，將內容分發到下級節點。
• 內容服務：將找到的最靠近用戶的CDN節點中的內容交付給終端用戶。

4.2 CDN內容接入

• 內容存儲接入：指源站在發佈內容前，提早將內容注入到CDN中。採起此方式接入的內容將永久存儲在CDN中，直到經過內容接入操做指令對該內容顯式刪除。
• 內容預注入：指源站在發佈內容前，提早將內容注入到CDN中。但採用此方式接入的內容並不會永久存儲在CDN中，而僅僅是進行內容緩存，CDN會根據內容訪問的熱度狀況對緩存的內容進行智能刪除。
• 實時回源：指源站在內容發佈以前不向CDN注入內容，但當用戶內容訪問請求時，CDN實時地從源站拉取內容。

4.3 CDN用戶請求調度

全局調度：根據用戶所在地理位置不一樣，在各個節點之間進行分析決策，將用戶請求轉移到整個網絡中最靠近用戶的節點。

本地調度：一般被限制在一頂地區範圍內，而且更加關注CDN服務器設備具體的健康狀況與負載狀況，根據實時響應時間，將任務分配給最適合的服務器設備進行處理，實現更精細粒度的調度決策。

4.4 CDN內容分發

Push方式：一種主動分發的方式，由CDN內容管理系統發起，將內容從源站或者中心內容庫主動分發到各邊緣的CDN節點，分發協議一般有HTTP、FTP等。

提示：經過Push分發的內容通常是比較熱點的內容，經過Push方式預先主動分發到邊緣CDN節點，可實現有針對性的內容提供，屬於一種智能的主動分發策略。

Pull方式：一種被動分發的方式，由用戶請求驅動，當用戶請求的內容在本地的邊緣CDN節點上不存在（未命中）時，該CDN節點啓動Pull方式從內容源或其餘CDN節點實時拉取內容，在Pull方式下，內容是按需分發的。

提示：經過Pull分發的內容通常訪問比較集中，例如熱點的流媒體內容，Pull方式比較適合內容訪問分散的狀況。

混合分發方式：Push和Pull兩種方法結合的一種機制。通常利用Push方法進行內容預推，Pull方式拉取。

4.5 CDN內容服務

CDN內容服務根據用戶訪問的內分爲靜態內容服務、動態內容服務。